CN102604132A

CN102604132A - 电子束辐射交联壳聚糖的方法

Info

Publication number: CN102604132A
Application number: CN2012100743503A
Authority: CN
Inventors: 张晓东; 斯琴图雅; 杨仲秋; 王强; 董伟; 赵弘韬; 倪靖滨; 张丽芳
Original assignee: Technical Physics Institute Heilongjiang Academy Of Sciences
Current assignee: Technical Physics Institute Heilongjiang Academy Of Sciences
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2012-07-25

Abstract

电子束辐射交联壳聚糖的方法，它涉及一种交联壳聚糖的方法。本发明解决了由于引入交联剂，导致壳聚糖的交联产物应用领域受到很大程度限制的技术问题。本方法如下：一、将壳聚糖加入到乳酸水溶液中，得到混合液；二、将混合液抽真空，真空塑封，然后利用高频电子束进行辐照，即完成电子束辐射交联壳聚糖。电子束辐射交联壳聚糖。相较于其他方法，辐射交联法无需添加任何添加剂，合成的高分子纯度高，无添加剂残留等问题，可以得到不含其他杂质的单组份体系的聚合物，这样就可以解决交联壳聚糖在医药领域应用的交联剂引入及残留处理的难题。

Description

电子束辐射交联壳聚糖的方法

技术领域

本发明涉及一种交联壳聚糖的方法。

背景技术

甲壳素(chitin)化学名称为β-1，4-聚N-乙酰-D-葡萄糖胺，曾称为甲壳质、几丁质、壳多糖、聚乙酰氨基葡萄糖等。1811年曾有人在蘑菇中发现了这一物质，并认为它是一种纤维素。后经研究发现，甲壳素与纤维素的结构非常相似，只是在链节中有一个基团不同，是由N-乙酰基葡萄糖缩聚而成的线性化合物。

壳聚糖(chitosan)是甲壳素的N-脱乙酰基产物(p-1，4-聚-葡萄糖胺)。因其与甲壳素比较，增加了活性基团——氨基，溶解性能有所改善，物理性质和化学性质都与甲壳素有所不同。通常，N-脱乙酰度达到55％以上的甲壳素即可称之为壳聚糖，但要作为有实用价值的工业产品壳聚糖，N-脱乙酰度必须在70％以上。

所以，开发利用甲壳素和壳聚糖既是在“绿色”材料领域的深入研究，也是在环保领域做着积极的贡献。

壳聚糖是一种绿色环保高分子，具有生物兼容性、可食用性、可抗菌性，可生物降解及具有多种特殊功能，安全无毒，对环境无公害等特点。

壳聚糖是生命营养的第六大要素。1991年欧美学术界正式将壳聚糖列为传统五大生命营养要素蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质之后的第六大要素，是人体细胞的活化因子，能改善人体酸碱平衡。壳聚糖仅在生物学性质就包括：①降低血脂及胆固醇；②抗菌抑菌；③增强免疫功能；④改善消化机能，促进乳清的利用；⑤调节pH值及改善体内环境；⑥减少体内重金属的积蓄，排除有毒有害物质。

随着药物制剂向“三效”(高效、速效、长效)和“三小”(毒性小、副作用小、剂量小)发展，壳聚糖以及它们的衍生物，因是天然多糖且具有良好的生物降解性、生物相容性、生物黏附性和促进药物吸收的作用，已经成为公认的可作为化学药物、多肽、蛋白质药物以及基因药物的载体，商业前景广阔。

壳聚糖和甲壳素及其衍生物作为药物载体，在运送药物上能发挥以下几方面特殊的作用：

①稳定或保护药物中的成分；②促进药物的吸收；③延缓或控制药物释放；④帮助药物送达目的器官。

壳聚糖因用途不同，通常经过降解或交联处理。

壳聚糖降解后会导致分子链断裂，分子量下降，通常目标产物是低聚糖(寡糖)，一般在二十糖以内，这样更利于人体吸收，可作为口服壳聚糖保健品。

目前，被广泛使用的交联壳聚糖多为化学交联法制得，偶有微波法或光波法交联制得。但无论化学法交联，还是微波法或光波法交联，均须引入交联剂，如戊二醛、甲醛、乙二醛等。众所周知，戊二醛、甲醛、乙二醛等毒性很大，所以，交联剂的引入与残留问题限制了交联壳聚糖在医药领域的应用。

发明内容

本发明解决了由于引入交联剂，导致壳聚糖的交联产物应用领域受到很大程度限制的技术问题，提供了一种电子束辐射交联壳聚糖的方法。

电子束辐射交联壳聚糖的方法如下：

一、将壳聚糖加入到乳酸水溶液中，常温搅拌4～8小时，得到混合液；

二、将混合液抽真空10～15分钟至真空度为-0.1MPa，真空塑封，然后在辐射剂量率为200Gy/s～500Gy/s的条件下辐照20kGy～110kGy，即完成电子束辐射交联壳聚糖；步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为1％～5％；步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为10％～50％；步骤一中所述壳聚糖的分子量为15000～25000，脱乙酰度＞90％。

本发明采用可生物降解的壳聚糖溶解促进剂(乳酸)，产物纯净，没有有毒有害物质。

壳聚糖交联后会形成网状结构，分子量更大，如果口服，吸收速度变慢，可作为药物载体使用，起到药物缓释效果；如果外用，既可以起到缓释效果，还有抗菌消炎的功效。

电子束辐射交联壳聚糖。相较于其他方法，辐射交联法无需添加任何添加剂，合成的高分子纯度高，无添加剂残留等问题，可以得到不含其他杂质的单组份体系的聚合物，这样就可以解决交联壳聚糖在医药领域应用的交联剂引入及残留处理的难题。

此外，电子辐射技术相对操作简单，可同步完成材料合成和辐射灭菌，既简单环保又可缩短实验时间，降低实验成本。因此，电子辐射技术是一项非常好的制备生物医学材料和医疗卫生材料的手段。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式电子束辐射交联壳聚糖的方法如下：

二、将混合液抽真空10～15分钟至真空度为-0.1MPa，真空塑封，然后在辐射剂量率为200Gy/s～500Gy/s的条件下辐照20kGy～110kGy，即完成电子束辐射交联壳聚糖；步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为1％～5％；步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为10％～50％。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述壳聚糖的分子量为15000～25000，脱乙酰度＞90％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为2％～4％。其它与具体实施方式一或二之一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为3％。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为20％～40％。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为30％。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二中辐射剂量率为250Gy/s～400Gy/s的条件下辐照。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中辐射剂量率为450Gy/s的条件下辐照。其它与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤二中辐照30kGy～70kGy。其它与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是骤二中辐照50kGy。其它与具体实施方式一至九之一相同。

本发明采用下述实验验证本发明效果：

实验1、电子束辐射交联壳聚糖的方法如下：

一、将壳聚糖加入到乳酸水溶液中，常温搅拌4小时，得到混合液；

二、将混合液抽真空10分钟至真空度为-0.1MPa，真空塑封，然后在辐射剂量率为200Gy/s的条件下辐照20kGy，即完成电子束辐射交联壳聚糖；步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为1％；步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为10％。

将所得产物经过烘干后，采用脂肪提取器提纯，可得到纯净的交联壳聚糖，交联度为2％。

实验2、电子束辐射交联壳聚糖的方法如下：

一、将壳聚糖加入到乳酸水溶液中，常温搅拌5小时，得到混合液；

二、将混合液抽真空11分钟至真空度为-0.1MPa，真空塑封，然后在辐射剂量率为250Gy/s的条件下辐照30kGy，即完成电子束辐射交联壳聚糖；步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为2％；步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为20％。

将所得产物经过烘干后，采用脂肪提取器提纯，可得到纯净的交联壳聚糖，交联度为4％。

实验3、电子束辐射交联壳聚糖的方法如下：

一、将壳聚糖加入到乳酸水溶液中，常温搅拌6小时，得到混合液；

二、将混合液抽真空12分钟至真空度为-0.1MPa，真空塑封，然后在辐射剂量率为300Gy/s的条件下辐照40kGy，即完成电子束辐射交联壳聚糖；步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为3％；步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为30％。

将所得产物经过烘干后，采用脂肪提取器提纯，可得到纯净的交联壳聚糖，交联度为13％。

实验4、电子束辐射交联壳聚糖的方法如下：

一、将壳聚糖加入到乳酸水溶液中，常温搅拌7小时，得到混合液；

二、将混合液抽真空13分钟至真空度为-0.1MPa，真空塑封，然后在辐射剂量率为400Gy/s的条件下辐照110kGy，即完成电子束辐射交联壳聚糖；步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为4％；步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为40％。

将所得产物经过烘干后，采用脂肪提取器提纯，可得到纯净的交联壳聚糖，交联度为21％。

实验5、电子束辐射交联壳聚糖的方法如下：

一、将壳聚糖加入到乳酸水溶液中(粘度太大，无法搅拌)，静置18小时，得到混合液；

二、将混合液抽真空14分钟至真空度为-0.1MPa，真空塑封，然后在辐射剂量率为450Gy/s的条件下辐照100kGy，即完成电子束辐射交联壳聚糖；步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为5％；步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为50％。

将所得产物经过烘干后，采用脂肪提取器提纯，可得到纯净的交联壳聚糖，交联度为33％。

实验6、电子束辐射交联壳聚糖的方法如下：

二、将混合液抽真空15分钟至真空度为-0.1MPa，真空塑封，然后在辐射剂量率为500Gy/s的条件下辐照70kGy，即完成电子束辐射交联壳聚糖；步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为1％；步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为10％。

将所得产物经过烘干后，采用脂肪提取器提纯，可得到纯净的交联壳聚糖，交联度为3％。

实验7、电子束辐射交联壳聚糖的方法如下：

二、将混合液抽真空14分钟至真空度为-0.1MPa，真空塑封，然后在辐射剂量率为200Gy/s的条件下辐照70kGy，即完成电子束辐射交联壳聚糖；步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为2％；步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为10％。

实验8、电子束辐射交联壳聚糖的方法如下：

一、将壳聚糖加入到乳酸水溶液中，常温搅拌8小时，得到混合液；

二、将混合液抽真空14分钟至真空度为-0.1MPa，真空塑封，然后在辐射剂量率为200Gy/s的条件下辐照90kGy，即完成电子束辐射交联壳聚糖；步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为2％；步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为40％。

将所得产物经过烘干后，采用脂肪提取器提纯，可得到纯净的交联壳聚糖，交联度为20％。

上述实验所举之例体现了本发明的宗旨，利用可生物降解的溶解促进剂(乳酸)制备壳聚糖溶液，利用电子束辐照使得壳聚糖溶液产生交联，得到交联壳聚糖。

Claims

1.电子束辐射交联壳聚糖的方法，其特征在于电子束辐射交联壳聚糖的方法如下：

2.根据权利要求1所述电子束辐射交联壳聚糖的方法，其特征在于步骤一中所述壳聚糖的分子量为15000～25000，脱乙酰度＞90％。

3.根据权利要求1或2所述电子束辐射交联壳聚糖的方法，其特征在于步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为2％～4％。

4.根据权利要求1或2所述电子束辐射交联壳聚糖的方法，其特征在于步骤一中所述乳酸水溶液中乳酸的质量浓度为3％。

5.根据权利要求1或2所述电子束辐射交联壳聚糖的方法，其特征在于步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为20％～40％。

6.根据权利要求1或2所述电子束辐射交联壳聚糖的方法，其特征在于步骤一所得混合液中壳聚糖的质量浓度为30％。

7.根据权利要求1或2所述电子束辐射交联壳聚糖的方法，其特征在于步骤二中辐射剂量率为250Gy/s～400Gy/s的条件下辐照。

8.根据权利要求1或2所述电子束辐射交联壳聚糖的方法，其特征在于步骤二中辐射剂量率为450Gy/s的条件下辐照。

9.根据权利要求1或2所述电子束辐射交联壳聚糖的方法，其特征在于步骤二中辐照30kGy～70kGy。

10.根据权利要求1或2所述电子束辐射交联壳聚糖的方法，其特征在于步骤二中辐照50kGy。